James DeRose , Ph.D.

James DeRose

James DeRose is a Global Marketing Communication Manager at Leica Microsystems. His focus is on optimized content creation for applications concerning life science, material science, as well as industry and manufacturing. He is involved with application notes, case studies, technical reports, white papers, application pages, product pages, social media posts, emails, testimonials, and other materials. He has worked at Leica Microsystems since 2013. In the past, he worked on applications development projects in the fields of interfacial chemistry and physics, thermal and chemical engineering, corrosion and metallography, surface coatings, materials science, biotechnology, and cellular biology. He has expertise with various types of microscopy and analytical methods.

Snapshot from a time lapse of a calcium imaging experiment using the ratiometric calcium indicator Fura-2.

比例成像

细胞的许多基本功能在很大程度上依赖于离子(例如钙、镁)、电压势和细胞质与周围细胞外空间之间的 pH 值的微妙但动态的平衡。这些平衡的变化会显著改变细胞的行为和功能。因此,实时测量细胞内离子、电压和 pH…
Ribbon diagram of a donor (D) and acceptor (A) molecule which participate in FRET (Förster resonance energy transfer).

荧光寿命成像与荧光共振能量转移

荧光寿命是荧光团在发射荧光光子返回基态之前保持其激发态的平均时间长度。这取决于荧光团的分子组成和纳米环境。 FLIM将寿命测量与成像相结合:对每个图像像素以测得的荧光寿命进行颜色编码,产生额外的图像反差。因此,FLIM可以提供关于荧光分子空间分布的信息和有关其生化状态或纳米环境的信息。…
带有大量夹杂物的原生刚玉玻璃图像。这是使用偏振对比显微镜拍摄的。

利用偏光显微镜优势确保玻璃质量

玻璃是已知最古老的材料之一。如今,玻璃被广泛应用于各种领域,如光学仪器、门窗、太阳能电池板、食品、饮料和药品容器等,因此必须符合严格的玻璃质量标准,尤其是光学玻璃。利用偏光显微镜对平板玻璃、中空玻璃和压制玻璃进行质量控制既快捷又经济。无需进行耗时的样品制备,即可对结节、金属、晶体夹杂物和气泡等缺陷进行分析。
小鼠成纤维细胞,F-肌动蛋白用 FITC 标记(绿色),微管蛋白用 Cy5 标记(红色),细胞核用 DAPI 标记(蓝色)。图片由德国海德堡马克斯-普朗克医学研究所 Günter Giese 博士提供。

荧光染料应用和特性概述

本文将介绍常用的荧光染料并概述其特性。荧光显微镜借助荧光染料、荧光蛋白或使用抗体的免疫荧光染色来研究特定的细胞成分。由于荧光剂种类繁多,荧光显微镜可用于检查蛋白质、核酸、聚糖、细胞器和其他细胞结构。
Some 2D measurements, e.g., lengths and areas, made on a PCB sample with a Leica measurement microscope using the Enersight software.

如何选择合适的测量显微镜

使用测量显微镜,用户可以测量样品特征的二维和三维尺寸,这对检测、质量控制、故障分析和研发&D 至关重要。然而,选择合适的显微镜需要评估应用需求以及显微镜的性能、易用性和灵活性。 如今,测量通常以数字方式进行,即使用带有摄像头和软件的显微镜,图像显示在显示器上,而不是通过目镜网线,从而提高了精度和可重复性。使用合适的测量显微镜可靠、快速地分析样品。
Example of calibrating a microscope at a higher magnification value using a stage micrometer.

显微镜测量校准:为什么要这样做?

显微镜校准可确保检测、质量控制 (QC)、故障分析和研发 (R&D) 所需的测量准确一致。本文介绍了校准步骤。使用参照物进行校准可使结果具有可重复性,并有助于确保与准则和标准一致。为了获得准确一致的结果,建议校准显微镜并定期检查。如有需要,可向校准专家寻求支持。
Optical microscope image, which is a composition of both brightfield and fluorescence illumination, showing organic contamination on a wafer surface. The inset images in the upper left corner show the brightfield image (above) and fluorescence image (below with dark background).

晶圆表面光刻胶残留与有机污染物可视化检测

随着半导体集成电路 (IC) 的尺寸缩小到 10 纳米以下,在晶圆检测过程中有效检测光刻胶残留物等有机污染物和缺陷变得越来越重要。光学显微镜仍是常用的检测方法,但对于有机污染而言,明视野和其他类型的照明都有其局限性。本文讨论了在半导体行业的质量控制、故障分析和研发&D 过程中,如何利用荧光显微镜有效检测晶片上的光刻胶残留物和其他有机污染物。
Image of magnetic steel taken with a 100x objective using Kerr microscopy. The magnetic domains in the grains appear in the image with lighter and darker patterns. A few domains are marked with red arrows. Courtesy of Florian Lang-Melzian, Robert Bosch GmbH, Germany.

Rapidly Visualizing Magnetic Domains in Steel with Kerr Microscopy

The rotation of polarized light after interaction with magnetic domains in a material, known as the Kerr effect, enables the investigation of magnetized samples with Kerr microscopy. It allows rapid…
Region of a patterned wafer inspected using optical microscopy and automated and reproducible DIC (differential interference contrast). With DIC users are able to visualize small height differences on the wafer surface more easily.

6 英寸晶片检测显微镜,可靠的观察微小高度差

本文介绍了一种 6 英寸晶圆检测显微镜,无论用户的技术水平如何,它都能自动进行可重复的 DIC(微分干涉对比)成像。集成电路 (IC) 芯片和半导体元件的制造需要晶圆检测,以确保不存在影响性能的缺陷。通常使用光学显微镜进行质量控制、故障分析和 R&D 检测。为了有效地观察晶圆上结构之间的微小高度差,可以使用 DIC。
Automated wafer loader using carbon fiber end-effectors for safer handling.

无需用手接触即可安全装载晶片,进行显微镜检测

本文介绍了用于显微镜检测的自动硅晶片装载如何帮助改进微电子工艺控制和生产效率。人工搬运晶圆很可能会损坏脆弱的晶圆表面,从而增加成本,而自动化搬运则能确保更安全、更具成本效益的生产。自动晶片装载机在显微镜检测和制造方面的优势概述如下。
Image of burrs (red arrows) at the edge of a battery electrode acquired with a DVM6 digital microscope.

电池制造过程中的毛刺检测

毛刺是电池电极片边缘可能出现的缺陷,例如在制造过程中的分切环节。它们可能会因诸如短路等故障导致电池性能下降,并引发安全和可靠性问题。毛刺检测是电池生产质量控制的重要部分,对于生产具有可靠性能和寿命的电池至关重要。通过适当照明的光学显微镜可以在生产过程的关键步骤中快速可靠地对电极上的毛刺进行视觉检测。
Electron microscope (EM) image of a cross section of C. elegans (roundworm). Courtesy of T. Müller-Reichert, MPI-CBG, Dresden, Germany and K. McDonald, University of California, Berkeley, USA.

高压冷冻简介

水是细胞最主要的组成部分,因此对于维持细胞超微结构至关重要。目前,冷冻固定是固定细胞成分,而不导致其显著结构变化的唯一途径。现阶段有两种常见的方法:投入冷冻与高压冷冻固定。

超薄切片介绍

对样本开展研究时,为了以纳米级分辨率显示其精细结构,通常会使用到电子显微镜。电子显微镜有两种类型:扫描电子显微镜(SEM)用于对样本表面成像,以及需要使用极薄电子透明样本的透射电子显微镜(TEM)。因此,使用电子显微镜对样本内部的精细结构进行成像时,此类技术解决方案需要制作出非常薄的样本切片。被称为超显微技术的样本制备方法可以产生具有最小伪影的超薄切片(厚度20-150nm)。在切片过程中,样本的…
Documentation of an automotive clutch friction surface with a digital microscope

验证汽车零部件的规格

在汽车零部件的开发和生产过程中,无论是供应商还是汽车制造商,都必须符合规格要求。这些规格对保持汽车和其他车辆在生命周期内的性能标准和安全运行至关重要[1,2,3]。在满足或超越日益严格的质量标准的同时,对更高效和更具成本效益的零部件开发和生产的需求一直在提高。本文解释了如何用数码显微镜轻松快速地研究和记录零件以确定其是否符合规格要求。
Area of a printed circuit board (PCB) which was imaged with extended depth of field (EDOF) using digital microscopy.

如何形成清晰的图像

在显微镜检查中,景深常被看做经验参数。在实际操作中,会根据数值孔径、分辨率和放大率之间的相关性确定该参数。为了获得最佳视觉效果,现代显微镜的调节设备在景深和分辨率之间实现了最佳平衡,这两个参数在理论上呈负相关。
Digital microscopy simplifies documenting cell-culture results electronically while following 21 CFR part 11 guidelines for biopharma.

细胞培养电子记录的 21 CFR 第 11 部分简介

本文介绍了 FDA 21 CFR 第 11 部分的建议,特别关注细胞培养实验室中的审计追踪和用户管理。本文旨在为负责确保电子记录和电子签名符合 21 CFR 第 11 部分的生物技术和制药行业专业人士提供指导。数字式显微镜方法,例如 Mateo FL,相较于纸质方法,提供了更一致和高效的细胞培养结果电子文档记录的优势。
Automated Laser Microdissection for Proteome Analysis

深度视觉蛋白质组学提供精确的空间蛋白质组信息

尽管可使用基于成像和质谱的方法进行空间蛋白质组学研究,但是图像与单细胞分辨率蛋白丰度测量值的关联仍然是个巨大的挑战。最近引入的一种方法,深层视觉蛋白质组学(DVP),将细胞表型的人工智能图像分析与自动化的单细胞或单核激光显微切割及超高灵敏度的质谱分析结合在了一起。DVP在保留空间背景的同时,将蛋白丰度与复杂的细胞或亚细胞表型关联在一起。
These images show the microstructure of a hard metal with 10% cobalt which is used for heavy-duty tools. The large increase in magnification of the right image (compared to the left) has a risk of being outside the useful range or, in other words, empty magnification.

当心“无效”放大率

在一个最简化的情况,光学显微镜由一个靠近标本的透镜(物镜)和一个靠近眼睛的透镜(目镜)组成。显微镜放大率是两个显微镜透镜系数的乘积。比如,40倍物镜和10倍目镜可以得到400倍放大率。
Leitz Laborlux: Tartaric acids, polarization contrast

偏振光显微观察

偏光显微镜通常应用于材料科学和地质学领域,根据矿物的折射特性和颜色来识别矿物。在生物学中,偏光显微镜通常用于晶体等双折射结构的识别或成像,或用于植物细胞壁中纤维素和淀粉粒的成像。
Mouse brain (left) microdissected with a 10x objective (upper right). Inspection of the collection device (lower right).

激光微切割(LMD)促进的分子生物学分析

使用激光微切割(LMD)提取生物分子、蛋白质、核酸、脂质和染色体,以及提取和操作细胞和组织,可以深入了解基因和蛋白质的功能。它在神经生物学、免疫学、发育生物学、细胞生物学和法医学等多个领域有广泛应用,例如癌症和疾病研究、基因改造、分子病理学和生物学。LMD 也有助于研究蛋白质功能、分子机制及其在转导途径中的相互作用。
AI-based cell counting performed with a phase-contrast and fluorescence image using the Mateo FL microscope.

利用AI增强的细胞计数实现精准和高效

本文描述了利用AI进行精确和高效的细胞计数。准确的细胞计数对于 2D 细胞培养的研究至关重要,例如细胞动力学、药物发现和疾病建模。精确的细胞计数对于确定细胞存活率、增殖速率和实验条件的影响至关重要。这些因素对于可靠和稳健的结果至关重要。描述了基于人工智能的方法如何显著提高细胞计数的准确性和速度,从而对细胞研究产生重大影响。
AI-based transfection analysis (left) of U2OS cells which were transfected with a fluorescently labelled protein. A fluorescence image of the cells (right) is also shown. The analysis and imaging were performed with Mateo FL.

利用AI实现细胞转染的高效分析

本文探讨了AI(AI)在优化 2D 细胞培养研究中转染效率测量中的关键作用。对于理解细胞机制而言,精确可靠的 2D 细胞培养转染效率测量至关重要。靶向蛋白的高转染效率对于包括活细胞成像和蛋白纯化在内的实验至关重要。手动估计存在不一致性和不可靠性。借助AI的力量,可以实现高效可靠的转染研究。
Image of confluent cells taken with phase contrast (left) and analyzed for confluency using AI (right).

通过 AI 汇合度提高 2D 细胞培养的精度

本文解释了如何利用人工智能(AI)进行高效、精确的 2D 细胞培养汇合度评估。准确评估细胞培养的汇合度,即表面积覆盖的百分比,对于可靠的细胞研究至关重要。传统方法使用视觉检查或简单算法,使结果不客观和精确,尤其是对于用于药物发现、组织工程和再生医学的复杂细胞系。利用自动化图像分析和深度学习算法的方法提供更好的精度,并可以增强实验结果。
Image of murine dopaminergic neurons which have been marked for laser microdissection (LMD).

利用激光显微切割(LMD)在空间背景下分离神经元

在阿尔茨海默病之后,帕金森病是第二常见的进行性神经退行性疾病。在首发症状出现之前,中脑中高达70%的多巴胺释放神经元已经死亡。本文描述了如何使用现代激光显微切割(LMD)方法帮助解决帕金森病之谜。研究涉及在空间背景下分离和分析神经元。这些细胞来自帕金森病患者的死后黑质组织样本,以便深入了解该病的分子机制。
Particles observed on the surface of a particle trap which could be used for technical cleanliness during battery production.

生产过程中电池颗粒检测

本文介绍了如何利用光学显微镜快速、可靠且经济有效地进行电池颗粒检测与分析。
THUNDER image of brain-capillary endothelial-like cells derived from human iPSCs (induced pluripotent stem cells) where cyan indicates nuclei and magenta tight junctions.

利用多孔板中的细胞培养支撑物对干细胞进行动态研究

本文展示了如何使用THUNDER成像仪高效地对设置在多孔板中的细胞支撑物上的活细胞进行成像,以检查细胞生长情况。
Particulate contamination in between moving metal plates.

高效清洁度分析的关键因素

在汽车和电子行业,零部件上细小的污染颗粒物也可能影响产品的性能,导致产品出现故障,或使用寿命缩短。对于汽车来说,过滤系统很容易受到影响。对于电子产品来说,印刷电路板(PCB)或连接器上的污染可能会导致短路。因此,清洁度在现代制造业的质量控制中占有核心地位,特别是使用由不同供应商生产的部件时,更要重点关注清洁情况。车辆或设备的关键部件如果受到污染,整个系统就可能发生故障。因此,高效清洁度分析过程必须…
Microscope equipped with a K7 color CMOS camera for life-science and industry imaging applications.

数字显微镜相机和图像分析的技术术语

了解数字显微镜相机技术背后的基本原理,数字相机是如何工作的,并利用本文中的技术术语参考列表。
Images of the same area of a processed wafer taken with standard (left) and oblique (right) brightfield illumination using a Leica compound microscope. The defect on the wafer surface is clearly more visible with oblique illumination.

显微镜不同观察方法下的快速半导体检测

已刻蚀的晶圆和集成电路(IC)在生产过程中的半导体检测对于识别和减少缺陷非常重要。
Preparation of an IC-chip cross section: grinding and polishing of the chip cross section.

电子产品制造截面分析

本文将讨论印刷电路板 (PCB) 和总成 (PCBA)、集成电路 (IC) 和电池组件的横截面为什么对质量控制 (QC)、故障分析 (FA) 和研发 (R&D) 有效,以及如何制备这些横截面。
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